GFRP拉擠工藝過(guò)程優(yōu)化與節(jié)能研究.pdf

1、FRP(樹(shù)脂基復(fù)合材料)拉擠工藝過(guò)程研究的一項(xiàng)重要任務(wù)就是確定合適的拉擠工藝參數(shù),模具溫度是拉擠工藝過(guò)程中的最重要的參數(shù)之一。模具溫度設(shè)置的過(guò)低,會(huì)影響拉擠制品的質(zhì)量,模具溫度設(shè)置的過(guò)高會(huì)增加能耗。本文在數(shù)值模擬的基礎(chǔ)上,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合遺傳算法的方法對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GFRP)的拉擠工藝過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化,從而得到最節(jié)能的模具溫度設(shè)置。本文主要對(duì)拉擠工藝過(guò)程進(jìn)行研究,在傳熱學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)等理論的基礎(chǔ)上,建立了非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程和固化

2、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。通過(guò)差示掃描量熱法結(jié)合最小二乘法計(jì)算出了環(huán)氧樹(shù)脂的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。通過(guò)有限單元法將熱傳導(dǎo)方程和固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程在時(shí)間域和空間域內(nèi)離散為常微分方程,并解決了溫度和固化度之間的耦合關(guān)系。使用有限元軟件ANSYS對(duì)GFRP拉擠工藝過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析了不同的工藝參數(shù)如模具溫度、拉擠速度等對(duì)GFRP拉擠工藝過(guò)程中溫度和固化度的影響。本文還通過(guò)光纖布拉格光柵實(shí)驗(yàn)測(cè)定了GFRP拉擠工藝過(guò)程的非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng),通過(guò)萃取法測(cè)定了GF

3、RP制品的固化度。并將ANSYS模擬的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,兩者的吻合效果較好,因此驗(yàn)證了使用ANSYS模擬的正確性與可靠性。本文還利用MATLAB6.5中的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱對(duì)模擬得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練和測(cè)試,建立了固化度與模具溫度之間的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。在此模型的基礎(chǔ)上,我們通過(guò)浮點(diǎn)編碼的遺傳算法對(duì)一個(gè)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,最后得到了一個(gè)最優(yōu)的模具溫度。研究結(jié)果表明使用三段式模具比單段式模具更節(jié)能,當(dāng)拉擠速度為200mm/min時(shí),每拉